含炭纤维湿式铜基摩擦材料的性能

采用粉末冶金方法制备含短炭纤维的湿式铜基摩擦材料,研究炭纤维含量对湿式摩擦材料的摩擦磨损性能和力学性能的影响,以及制动条件对动摩擦因数的影响。结果表明:随着炭纤维含量及材料的孔隙率增加、硬度及密度均降低,摩擦因数呈先增加后减小的变化趋势,磨损量呈先减小后增大的趋势。炭纤维含量为(质量分数)1%时材料的摩擦磨损性能最好,摩擦因数最大且最稳定,磨损量最小。材料摩擦因数随着载荷增大而增大,随炭纤维含量增加磨损率呈先减小后增大的趋势。炭纤维的加入提高了材料的能量许用值。     

钛含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究钛的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着钛质量分数由3%增加到12%,铜基摩擦材料的相对密度提高,硬度增加。钛的添加导致晶格畸变,材料硬度提高。随着摩擦速度增加,材料的摩擦因数减小。钛添加到铜基摩擦材料中,降低了铜基摩擦材料的摩擦因数和磨损量,原因在于钛提高了材料的硬度,增加了表面微凸体强度,减少了犁削程度,从而降低了摩擦面的损伤程度,提高了材料的耐磨性。     

Fe和SiO2对铜基摩擦材料摩擦学行为的对比研究

对比研究了两种摩擦组元Fe和SiO2对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果发现：Fe和SiO2作为摩擦组元，二者的增摩效果不同。SiO2能较大的提高摩擦因数，却增加了材料的磨损量；Fe对提高摩擦因数的作用较小，但能有效地提高材料的耐磨性；当摩擦表面形成工作膜层后，SiO2提高摩擦因数的能力大大减小，表面膜填补了摩擦表面间的凹坑，减弱了SiO2磨粒的作用；Fe能参与表面工作膜的形成，铁氧化物的存在，改变了材料的摩擦磨损性能。     

MoS2对Cu-Fe基摩擦材料高速下摩擦性能的影响

利用扫描电镜、万能试验机和MM1000-Ⅱ型摩擦磨损性能试验机研究了MoS_2含量对Cu-Fe基摩擦材料的物理力学性能和高速下摩擦磨损性能的影响.结果表明:MoS_2在烧结过程中并未分解,或未与其它组元发生反应.随着MoS_2含量的增加,摩擦材料的抗压强度、抗弯强度、剪切强度和体积密度逐渐下降,气孔率逐渐上升,摩擦系数和磨损量则呈现先降低后增加的变化趋势.添加MoS_2提高了材料的耐磨性能,摩擦系数和磨损量分别在MoS_2含量为4%和2%时达到最小值.     

热压法制备Zr基非晶颗粒增强聚苯硫醚复合材料的摩擦磨损性能

用氩气雾化法制备的Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶粉末作为填充材料,采用热压工艺制备非晶/聚苯硫醚(PPS)树脂复合材料,对材料的摩擦磨损性能进行检测,分析磨损机理,并与Al_2O_3颗粒作为填料的PPS树脂基复合材料进行对比。结果表明:以Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶颗粒作为填充物,可降低PPS的摩擦因数,减小磨损量,对于PPS树脂材料抗磨性能的提升效果优于传统无机填料Al_2O_3。随非晶颗粒含量(体积分数)从0增加到40%,复合材料的摩擦因数与磨损量均逐步降低而后略有增加,磨损机理则从粘着磨损过渡到磨粒磨损,最终转为疲劳磨损。30%Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)/PPS复合材料的质量磨损仅为纯聚苯硫醚的20.4%。Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶颗粒与摩擦副发生化学反应,参与转移膜的形成,并提高转移膜与摩擦副的结合强度,减少摩擦副表面的微凸体,从而降低摩擦副对复合材料基体的磨损。     

列车制动用Cu基粉末闸片材料摩擦磨损性能分析

列车的制动性能与闸片材料的摩擦磨损性能关系密切,在MM-1000Ⅱ型摩擦试验机上测试了自制的Cu基粉末列车闸片材料在不同制动速度下的摩擦磨损特性。结果表明:随着制动速度的增大,摩擦表面的微凸起遭到破坏,摩擦因数随之降低,磨损量增加;在材料接触表面产生大量的摩擦热,造成基体软化,减小了基体对材料中SiO_2等硬质颗粒的夹持能力。摩擦因数和稳定系数均随制动速度增加而降低;而摩擦温度和磨损量随制动速度增加而提高,尤其是在制动速度大于8 r/s时,摩擦表面温度上升,造成基体软化,硬质颗粒脱落,加速了材料的摩擦磨损。为列车制动用Cu基粉末闸片材料摩擦磨损性能的研究提供了理论基础。     

摩擦组元对粉末冶金摩擦材料摩擦性能的影响

实验研究了不同种类摩擦组元对粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明摩擦组元的显微硬度对摩擦因数和摩擦因数稳定度影响显著。随着摩擦组元显微硬度的提高，摩擦材料的耐磨性提高，而对偶材料的磨损量增大；摩擦材料的表观硬度主要取决于基体组元，摩擦组元的显微硬度对其影响不人。单独依靠一种摩擦组元不能使摩擦材料取得较佳的摩擦性能，综合使用几种摩擦组元，才能得到满意的效果。     

摩擦面温度对铁基摩擦材料摩擦磨损性能影响机理的研究

研究了摩擦过程中摩擦面温度对铁基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响机理。研究表明，随着摩擦速度的提高，摩擦面温度不断上升，材料的摩擦系数、磨损量都呈现先降低后升高的趋势；同时，材料摩擦面层也发生了一系列的物理化学变化，摩擦层逐渐形成，在高速时，材料表面形成了比较理想的工作层。     

铜含量对铁基粉末冶金航空刹车材料摩擦磨损性能的影响

讨论了大范围内铜含量(0～30％,质量分数)对铁基粉末冶金航空刹车材料摩擦磨损性能的影响和材料的摩擦磨损机理,结果表明:不合铜时,材料的摩擦因数和磨损量均较大,磨损机理主要为粘着磨损;添加铜后,材料的摩擦因数和磨损量均有所下降,疲劳磨损为主要机理;当铜含量升高到有大量游离铜存在时,材料的摩擦因数和磨损量逐渐增加,磨损机理又主要体现为粘着磨损。     

石墨含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金压烧技术制备了含不同质量分数石墨的铜基摩擦材料,研究了石墨含量对摩擦材料微观组织、磨损性能和磨损机理的影响。结果表明:铜基体的连续性随石墨含量增加而降低,动摩擦系数随石墨含量的增加先增加后降低,磨损量随着石墨含量的增加而减小;材料的磨损机理为犁沟式磨料磨损;石墨质量分数为16%时,试样动摩擦系数和静摩擦系数最高并且稳定,具有最好的摩擦磨损性能。     

粉末烧结Cu-C-SnO2多孔材料摩擦磨损特性研究

铜-石墨复合材料是一种优良的导电耐磨材料,但铜与石墨润湿性很差,导致材料的耐磨性能不足。本文通过向原料中加入与石墨亲和性良好的SnO₂,利用粉末冶金的方法制得Cu-C-SnO₂多孔材料,研究了烧结温度及成分配比对烧结体孔隙率、物理特性及摩擦磨损性能的影响。结果表明:烧结体的孔隙率随烧结温度升高而降低,随石墨/SnO₂质量比增大而增大,随非金属/Cu质量比增大而减小;烧结体的密度、硬度、渗油率等与孔隙率密切相关,随孔隙率升高,密度和硬度呈降低趋势,渗油率呈上升趋势;但试样硬度受Cu₂O产生和Cu颗粒再结晶的影响而变化复杂,在烧结温度830℃附近出现突变。干摩擦条件下,试样摩擦磨损特性受材料硬度和石墨相自润滑作用等多重因素影响而变化复杂,随试样硬度和石墨含量的升高而降低;渗油后试样的摩擦磨损特性则主要受油膜润滑控制,与干摩擦相比,相对摩擦因数和磨损率均显著减小,试样磨损率随渗油率的增大而减小,但在石墨/SnO₂质量比0.155附近存在突变。     

SiO2/ZrO2复合陶瓷组元对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

在粉末冶金铜基摩擦材料中添加6%(质量分数)的SiO2/ZrO2复合陶瓷组元,研究SiO₂和ZrO₂的质量分数对摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并分析其机理。结果表明:随w(SiO₂)/w(ZrO₂)比值减小,铜基摩擦材料的密度和硬度增大。高速制动时,摩擦材料的摩擦因数和摩擦稳定因数较小。SiO₂可有效提高摩擦因数,ZrO₂可降低摩擦副的磨损率。当w(SiO₂)/w(ZrO₂)为2/4时,摩擦材料具有较好的摩擦磨损性能,高速制动下平均摩擦因数为0.326,摩擦稳定因素处于较高水平,为0.71,对偶数材料损伤在可接受范围内。SiO₂较易脱落而形成磨粒,ZrO₂与基体界面结合状态较好,所以随SiO₂含量减少,主要磨损机制从磨粒磨损转变为黏着磨损和磨粒磨损,最后转变为剥层磨损。     

Performances and failure mechanism of semi-metallic friction materials doping rare earths

In order to improve performance of semi-metallic friction material,the specimens doped with rare earth(cerous nitrate) were prepared.The effects of rare earth(cerous nitrate) and post heat treatment on properties of friction materials were discussed,and failure mechanism of friction materials was also analyzed.The result showed that the existing of cerous nitrate could stabilize friction coefficient,lower wear rate and increase impact strength,and when the content of the cerous nitrate was 3.0 wt.%,the semi-metallic friction material possessed optimal performances.The different post heat treatments had an influence on the friction coefficient,wear rate and linear thermal expansion coefficient of semi-metallic friction material.The worn surface and fractured surface were observed and analyzed by scanning electronic microscopy(SEM).It was identified that the semi-metallic friction materials doped with cerous nitrate acted abrasive wear and adhesive wear at the low temperature,and abrasive wear,adhesive wear and fatigue wear of materials appeared at the high temperature.The fracture of materials might be the result of matrix cracking interacting with interface separation.     

SiC含量对SiCp/Al复合材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金技术制备了SiC_p/Al复合材料,探讨了SiC颗粒质量分数对SiC_p/Al复合材料密度、布氏硬度、微观形貌以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,SiC颗粒表面形成了少量可提高界面结合性的Al₄C₃化合物。随着SiC质量分数增加,SiC_p/Al复合材料的密度没有明显的变化,当SiC质量分数增加至25%时,密度明显下降。SiC_p/Al复合材料的布氏硬度随着SiC质量分数的增加呈先增长后减小的变化趋势。当SiC质量分数为20%时,材料的硬度最优（HBW 114）,平均摩擦系数达到最大值（0.3425）,摩擦后试样表面形貌平整且犁沟较浅,SiC颗粒未出现明显剥落。     

沙尘环境下含玻璃微珠铜基摩擦材料的摩擦磨损性能

利用MM-1000摩擦实验机,分别在沙尘环境与干摩擦情况下,研究不同玻璃微珠含量(质量分数)铜基摩擦材料的摩擦磨损性能。结果表明:在摩擦过程中,玻璃微珠含量通过影响摩擦膜的形成而影响材料的摩擦磨损性能;在沙尘环境下,沙尘破坏材料表面摩擦膜致使材料的摩擦因数高于干摩擦情况下的摩擦因数,且材料的制动稳定性较差,线性磨损量随着玻璃微珠含量增加而增加;综合不同环境下的摩擦实验结果表明,含6%玻璃微珠的材料具有良好的摩擦学性能;添加2%和4%玻璃微珠材料的磨损机制主要为磨粒磨损与剥层磨损,但添加6%和8%玻璃微珠的材料以粘着磨损和磨粒磨损为主要磨损机制。     

纳米SiO2含量对铜基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金法制备了添加纳米SiO2的铜基粉末冶金摩擦材料,经湿式摩擦材料摩擦性能试验机测试,研究了纳米SiO2添加量对摩擦材料的摩擦系数、磨损率和耐热系数的影响.结果表明:随纳米SiO2质量分数从0增加到1.5%,材料的动摩擦系数先减小后增加,静摩擦系数无明显变化;耐热系数逐步提高;磨损率则先减小后增加;纳米SiO2质量分数为0.75%的材料性能最佳.研究认为:纳米SiO2对铜基湿式摩擦材料的摩擦学性能有显著影响,添加适量的纳米SiO2可使材料具有高而稳定的摩擦系数、优异的耐磨性和耐热性等综合性能.     

新型自润滑模具材料的制备和高温性能研究

以铁镍基合金为基体, 添加硬质相Cr₂O₃及固体润滑剂CaF₂, 利用粉末冶金工艺制备了高温自润滑热锻模具材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及显微硬度计, 研究了烧结工艺对铁镍基自润滑材料力学性能的影响, 分析了Cr₂O₃和CaF₂对铁镍基自润滑材料烧结性能的影响, 并得到了最佳烧结工艺。结果表明: 当烧结工艺为1320℃、保温2 h时, 制备得到的铁镍基自润滑材料力学性能优越; 硬质相Cr₂O₃质量分数从0增加到30%, 试样相对密度下降4.0%, 硬度从HV 227.3增加到HV 342.8;固体润滑剂CaF₂质量分数从0增加到10%, 试样相对密度和硬度均下降; 通过600℃摩擦磨损实验发现, 随CaF₂质量分数的增加, 试样摩擦系数和磨损率先降低后升高; 当添加质量分数20% Cr₂O₃和8% CaF₂时, 自润滑模具材料的综合性能最佳。